ПОПУЛЯРНЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

Кадры

Фотогалерея

Новости

Подобрать необходимый наноматериал станет проще / 20.10.2020

 

Ученые усовершенствовали формулу расчета жесткости наноматериалов 

Ученые НИТУ «МИСиС» предложили способ однозначного определения механической жесткости наноструктур. Исключив из определения объем, который на атомном уровне становится плохо определимой величиной, коллектив однозначно определил механическую жесткость ряда наноструктур.

Новый способ позволит лучше подбирать материалы с необходимыми свойствами. Методика была проверена на примере алмазных нанокластеров, статья об исследовании опубликована в журнале Carbon.

Существует целый ряд высокотехнологичных областей, для которых требуются материалы с высокими механическими характеристиками. Зачастую кандидатами на эту роль выступают наноразмерные материалы. Механическую жесткость материала обычно принято характеризовать его упругими модулями. Однако в случае наноразмерных материалов как экспериментальное измерение, так и теоретический расчет упругих модулей сталкиваются с фундаментальной проблемой неопределенности объема на таком масштабе. Это можно проиллюстрировать следующим примером: при измерении механических свойств нанотрубок требуется информация о её поперечном сечении, что сразу же приводит к вопросу о толщине стенки нанотрубки. Значение этого параметра по порядку величины равно радиусу атома, что приводит к погрешностям в соответствующих измерениях.

Ученые НИТУ «МИСиС» изучили данную проблему теоретически (методами моделирования на атомном уровне) и нашли способ усовершенствовать формулу вычисления жесткости наноматериалов, исключив из нее переменную объема и заменив ее на коэффициент средней жесткости связи между атомами. В отличие от упругих модулей, этот параметр поддается однозначному определению, т.к. не требуется знания объема структуры. Также параметр позволяет характеризовать жесткость всей структуры в целом. Идея модификации формулы возникла в процессе изучения алмазных нанокластеров — мельчайших алмазных частиц размером в несколько нанометров, не соединенных в единый кристалл.

Для определения уровня жесткости материала требуется знать объем кристалла. Однако когда речь идет о вычислениях на атомарном уровне, возникает проблема в определении объема отдельного атома в кристаллической решетке, — комментирует доктор физико-математических наук, научный руководитель инфраструктурного проекта «Поиск и предсказание новых низкоразмерных структур и исследование их физико-химических свойств» лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Павел Сорокин.

- Многие научные группы пытались определить жесткость алмазных нанокластеров через вычисление объема, и каждый раз получался новый результат. Мы же пошли по иному пути — модифицировали формулу определения жесткости материала, полностью исключив такую «плавающую» переменную, как объем».

Используя улучшенную методологию, ученые установили, что алмазные нанокластеры, как и предполагалось, имеют большую механическую жесткость по сравнению с цельным кристаллом алмаза. Подобный новый материал сможет найти свое применение в целом ряде высокотехнологичных областей, в том числе в микросистемной электронике, ядерной промышленности, а также при изготовлении режущего, бурового и абразивного инструмента - rusnanonet.


Другие новости по теме:
05.05.21 - В ЮФУ начали разработку нанокапсул для адресной доставки лекарств
23.04.21 - Самособирающиеся нановолокна защищают повреждения от воспалений
20.04.21 - Австралийские учёные улучшили солнечные панели из перовскита с помощью сожжённых человеческих волос
31.03.21 - Новый 3D-материал с ДНК настолько прочен, что может летать в космосе
24.03.21 -  Ученые увидели движение автономных нанороботов внутри организма
TOP100 самых популярных
новостей
за месяц
Место Наименование Показов
1

Европейские операторы массово заказывают nano-SIM-карты

Согласно данным Financial Times, европейские операторы массово размещают заказы на nano-SIM-карты. Подобный ажиотаж ресурс связывает с близящимся анонсом следующей версии смартфона iPhone, который, по

45
2

Плащ-невидимка из волноводов

Американские учёные создали новый тип «плаща-невидимки», более простой по сравнению с предыдущими конструкциями. Если ранние версии «невидимки» использовали экзотические «метаматериалы», требующие для

43
3

Нанопружины усовершенствуют электронику и медицину

Исследователи Орегонского государственного университета сообщают об успешном введении биологических молекул внутрь нанопружин. Последнее время эти наноструктуры пользуются большой популярностью за сп

39
4

На Тайване освоили производство ткани из пластиковых бутылок (видео)

Буддистский фонд Тайваня дал новую жизнь использованным пластиковым бутылкам. Их теперь превращают в одеяла и одежду из полиэстера, которые направляют в пострадавшие от стихийных бедствий регионы. Буд

38
5

Новый биоматериал восстанавливает сосуды и кости

  Доклинические исследования уже показали, что материал способствует регенерации даже крупных костных дефектов, одновременно запуская процесс образования новых кровеносных сосудов. Он также об

37

Анонсы событий